毕业论文-10kV配电线路带电作业研究08009.pdf

学校代号：1 0 5 3 2 学 密 号：j 0 7 0 9 0 0 0 2 级：公开 湖南大学硕士学位论文 lo k v 配电线路带电作业研究 r e s e a r c ho fl i v e w o r k i n go nlo k vd i s t r i b u t i o nl i n e b y h u a n gl i x i n b e ( n o r t hc h i n ae l e c t r i cp o w e ru n j v e r s i t y ) 19 9 5 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g i n e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a n u n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rl u ol o n g f u j u n e ，2 0 1 0 l o k v 配电网带电作业研究 摘要 随着国家经济的快速发展，城市化进程步伐的不断加快，各用户对电能质量 和服务水平的要求越来越高，提高供电的可靠性已经成为供电企业的一项重要任 务。同时这也是供电企业以优质电能服务社会的内在要求。lo k v 配电线路在供 电企业中虽然不是销售电量的最大渠道，但用1 0 k v 线路供电的用户数量却在用 户总数中占绝对多数。由于1 0 k v 电网的特殊性，目前供电企业的供电可靠性指 标大多受其制约。所以对1 0 k v 配电线路尽可能地开展带电作业，对配电网进行 检修和维护工作，不但有利于提高供电可靠性，同时还能让供电企业在电力市场 中获得更多的经济效益和社会效益。 本论文针对1 0 k v 配电线路带电作业进行研究。 首先介绍了国内外带电作业的发展概况，对l o k v 带电作业的必要性和可行 性进行了分析。接着从电流和电场两个方面阐述了带电作业的原理，介绍了带电 作业常用材料的性能。 论文还就带电作业中的方法做了研究，分别对间接作业法、中间电位法、分 相检修法和带电水冲洗等方法的原理做了阐述。本论文着重对带电作业的安全做 了技术分析。分别对有关电流的防护措施、带电作业安全距离、有关电场的防护 措施以及其他和带电作业安全技术有关的问题做了详细地阐述。论文基于a n s y s 仿真软件，对l o k v 配电线路周围的电场分布进行了详细地仿真，仿真结果表明， l o k v 配电线的电场强度对于带电作业来说是安全的。重点对带电作业安全距离问 题中的过电压、绝缘配合以及安全距离的计算等问题进行了研究。 本论文最后结合一具体带电作业工程“带电更换l o k v 导线“ 提出了一种新 型带电作业技术一一引线旁路带电作业，并就技术原理、作业要点、实施步骤以 及注意事项作了详细地论述。 关键词：配电网；带电作业；安全距离；旁路作业 i i 【i，一rr 7 “卜 y，l厂 硕十学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h er a p i d e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dt h ep a c eo fu r b a n i z a t i o n a c c e l e r a t i n g ，i n c r e a s i n g l yd e m a n d i n gf o rp o w e rq u a l i t ya n ds e r v i c el e v e l so fa l lu s e r s i sb e c o m i n gm o r ea n dm o r es t r o n g i m p r o v et h er e l i a b i l i t yo fe l e c t r i c i t ys u p p l yh a s b e c o m ea ni m p o r t a n tt a s ko fp o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e h i g h - q u a l i t yp o w e rs u p p l yt o s e r v ec o m m u n i t yi sa l s ot h ei n t e r n a lr e q u i r e m e n t so ft h ee n t e r p r i s e t h o u g ht h e1 0 k v d i s t r i b u t i o nl i n e si np o w e rs u p p l y i sn o tt h eb i g g e s tc h a n n e lf o re l e c t r i c i t y ，t h e n u m b e ro fu s e r sw i t ht h e1 0 k v d i s t r i b u t i o nl i n ei st h et o t a ln u m b e ro fu s e r si n a b s o l u t em a j o r i t y a st h ep a r t i c u l a r i t yo ft h e1 0 k v d i s t r i b u t i o nl i n e ，t h ep o w e r s u p p l yr e l i a b i l i t yo fe l e c t r i c i t ys u p p l yc o m p a n i e sa r em o s t l yb o u n db yi t s ot oc a r r y o u tl i v el i n ew o r k i n go nt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ka sm u c ha sp o s s i b l ef o rr e p a i ra n d m a i n t e n a n c ew o r k ，w i l ln o to n l y h e l pt oi m p r o v ep o w e rs u p p l yr e l i a b i l i t y , w h i l e p o w e rc o m p a n i e sc a nt r a d ei n t h ee l e c t r i c i t ym a r k e tf o rm o r ee c o n o m i ca n ds o c i a l b e n e f i t s i nt h i st h e s i s t h el i v el i n ew o r k i n go fl o k vd i s t r i b u t i o nl i n ew a ss t u d i e d f i r s t l y ，i n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n to fl i v el i n ew o r k i n g i nd o m e s t i ca n da b r o a d t h en e c e s s i t ya n df e a s i b i l i t yo fl i v ew o r k i n gw e r ea n a l y z e d t h ep r i n c i p l eo fl i v e w o r k i n gw e r ed e s c r i b e df r o mt h eb o t ho fc u r r e n ta n de l e c t r i cf i e l d t h e ni n t r o d u c e d t h ep e r f o r m a n c eo fm a t e r i a l sc o m m o n l yu s e di nl i v ew o r k i n g t h em e t h o d so ft h el i v el i n ew o r k i n gw e r es t u d i e d t h ep r i n c i p l eo ft h em e t h o d s s u c ha si n d i r e c tm e t h o d ，t h em i d d l ep o t e n t i a lm e t h o d ，p h a s em a i n t e n a n c em e t h o da n d w a t e rw a s h i n gm e t h o dw e r ed e s c r i b e di nd e t a i l t h ep a p e rf o c u s e so nt h es a f e t yo f l i v ew o r k i n ga n dm a d eat e c h n i c a la n a l y s i so ni t t h ec u r r e n tp r o t e c t i v em e a s u r e s ，a s a f ed i s t a n c ef r o ml i v ew o r k i n g ，t h ee l e c t r i cf i e l do ft h ep r o t e c t i o nm e a s u r e sa n d o t h e rt e c h n i c a lp r o b l e m sa n dl i v ew o r k i n gs e c u r i t ye l a b o r a t e dr e s p e c t i v e l yi nd e t a i l t h ee l e c t r i cf i e l dd i s t r i b u t i o na r o u n d1 0 k vd i s t r i b u t i o nl i n ew a ss i m u l a t e di nd e t a i l e d b a s e do na n s y ss i m u l a t i o ns o f t w a r e a n dt h es i m u l a t i o nr e s u l ts h o w e dt h a tt h e e l e c t r i cf i e l ds t r e n g t ho f1 0 k vd i s t r i b u t i o nl i n ef o rl i n ew o r k i n gi ss a f e t h ei s s u e so f s a f ed i s t a n c es u c ha st h eo v e r - v o l t a g e ，i n s u l a t i o nc o o r d i n a t i o na sw e l la st h e c a l c u l a t i o no fs a f ed i s t a n c ea n ds oo nw e r er e s e a c h e d f i n a l l y ，i n t r o u d u c e d as p e c i f i cp r o je c tf o rl i v e w o r k i n g ”1 0 k vl i v e w i r e r e p l a c e m e n t ”a n dp r o p o s e dan e wt y p eo fl i v ew o r k i n gt e c h n o l o g y l e a db y p a s sl i v e l i n eo p e r a t i o n t h et e c h n i c a lp r i n c i p l e s ，w o r ke s s e n t i a l s ，t h ei m p l e m e n t a t i o ns t e p s i i i f，kfnrh l o k v 配【乜网带电作业研究 a n dp r e c a u t i o n sw e r ed i s c u s s e di nd e t a i l k e yw o r d s ：d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ；l i v ew o r k i n g ；s a f ed i s t a n c e ；b y p a s so p e r a t i o n i v 硕一l ：学位论文 目录 学位论文原创性声明和版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 带电作业背景1 1 2 国内外带电作业的发展。1 1 2 1 国外带电作业的发展概况1 1 2 2 国内带电作业的发展概况3 1 3 带电作业发展趋势4 1 41 0 k v 配电线路带电作业必要性可行性分析4 1 4 1 必要性分析4 1 4 2 可行性分析5 1 5 本课题意义和本文主要内容6 第2 章带电作业原理及常用材料8 2 1 带电作业原理8 2 1 1 人体对电流的耐受力8 2 1 2 电场对人体的作用9 2 2 带电作业常用材料1 1 2 2 1 常用绝缘材料1 1 2 2 2 常用金属材料一1 5 2 3 配电网络与配电线路1 5 2 3 1 配电网络1 5 2 3 2 配电线路1 6 2 4 本章小结1 8 第3 章带电作业方法研究1 9 3 1 间接作业法1 9 3 2 中间电位法2 1 3 3 分相检修法2 2 3 4 绝缘作业法2 3 3 5 带电水冲洗2 3 3 6 本章小结2 4 第4 章带电作业安全技术分析2 5 v 1 0 k v 配i 乜网带电作业研究 4 1 有关电流的防护措施2 5 4 2 带电作业安全距离2 6 4 2 1 带电作业中的过电压2 6 4 2 2 带电作业中的绝缘配合3 0 4 2 3 配电线路带电作业安全距离3 2 4 3 有关电场的仿真研究3 5 4 4 有关带电作业安全的其他技术问题4 0 4 4 1 气象条件与安全的关系4 0 4 4 2 停用重合闸问题4 1 4 4 3 停用继电器保护问题4 1 4 5 本章小结4 2 第5 章引线旁路带电更换导线新技术研究与实践4 3 5 1 传统停电作业技术特点4 3 5 1 1 主要危险点及安全分析4 3 5 1 2 工作程序和工作效率4 3 5 1 3 经济效益4 4 5 2 引线旁路作业新技术4 4 5 2 1 技术原理4 4 5 2 2 旁路电力电缆系统4 5 5 2 3 引线旁路带电作业技术4 7 5 3 引线旁路带电更换导线新技术实践5 0 5 3 1 作业要点5 0 5 3 2 实施步骤5 0 5 3 3 安全注意事项5 1 5 3 4 使用中存在的问题5 1 5 4 引流线带电作业的扩展5 2 5 5 本章小结一5 3 结j 仑5 4 全文总结一5 4 展望5 4 参考文献5 6 致谢5 9 附录6 0 硕上学位论文 第1 章绪论 本章简要概括了本文选题的背景，阐述了研究l o k v 配电网带电作业的目的 和意义，介绍了国内外带电作业的现状与发展趋势和本课题主要研究内容。 1 1 带电作业背景 随着经济社会的发展和科学技术的进步，人民生活水平不断提高，客户对电 能质量和供电可靠性的需求越来越高，用电量大幅增加。现在不但企事业单位、 工厂不能非计划停电，城镇居民对连续供电的要求也越来越高。而对电力系统来 说，不停电就能得到最大的经济效益。因而提高供电可靠性成为供电企业提高服 务质量的发展方向，带电作业作为提高供电可靠性的重要手段日益得到重视。 电网需要经常大量地检修、维护、安装设备、接电等，这些工作历来都是停电进 行的，每当停电检修电力线路时，往往迫使许多厂矿企业用户停电停产。而工矿企业等 用电部门，要求不间断供电。这个多年来的矛盾，被看成是一个正常现象，因而停电检 修就成了一项不可触动的常规。电力系统供电部门的生产任务是保证工矿企业不间断生 产用电，但停电检修的方法和保证生产用电有抵触，特别是随着工农业生产的发展，用 户的用电要求更为迫切，因此停电检修与不间断供电就渐渐变成了一个日益尖锐的矛 盾。另一方面，在日常线路运行维护中，往往因不能停电而无法及时处理一些重要缺陷， 给电网的安全运行带来严重威胁，同时使供电部门非常被动。实行带电综合检修，不仅 能解决上述矛盾，而且能有计划地把检查、测试、清扫、处理缺陷一次进行。带电作业 也是预防事故的重要措施，是保证安全连续供电的重要途径，它能及时地、不停电地消 除缺陷，最大限度地减少停电损失，保障工农业生产的电力供应。由于带电作业工具的 先进性，也能节省检修时间，如更换一串1 1 0 k v 线路耐张绝缘子串，在满足组合i 日j 隙的 条件下只需1 0 分钟完成，与停电检修相比既减轻了劳动强度，又节省了检修操作程序 【1 。3 j 。带电作业就是在这种形势下逐渐开展起来，不断发展，不断提高的。 1 2 国内外带电作业的发展 1 2 1 国外带电作业的发展概况 1 、俄罗斯( 原苏联) 的带电作业 俄罗斯从上世纪3 0 年代起就在输电线路上进行了首次带电作业试验，这些作业包 括用绝缘工具检查绝缘及拆换导线。上世纪4 0 年代，等电位作业这一新的带电检修方 法已得到应用并开始推广，并编制并审定了第一套带电作业操作规程。到5 0 年代中期， l o k v 配i 【i m 带i 【l 作业研究 带电作业技术已经普及到全国电力系统7 5 的地区，在这些地区中，线路抢修工作有8 5 采用带电作业，带电作业内容包括绝缘检测、压接管电阻测量、对架空地线及拉线涂 刷防腐漆等。1 9 5 9 “ - 1 9 6 2 年，在3 5 “ - - “ 1 l o k v 带电作业经验的基础上，开展了6 1 0 k v 配电线路的带电维修。当3 3 0 “ - 7 5 0 k v 线路建成后，考虑到输电线路及系统需要更高的运 行可靠性，同时考虑经济上的因素，带电作业进一步成为工作重点，并发展了一套完整、 合理的操作方法，并配有现代化的装备及易于使用的工具。另外，随着1 1 5 0k v 特高压 线路在1 9 8 5 年投入运行，对1 1 5 0k v 输电线路的带电作业技术、工具、保护方法等也 进行了研究。 2 、美国、加拿大、英国的带电作业 线路带电作业工具于1 9 1 3 年最早出现在美国俄亥俄州，这些工具是木制的。在第一 次世界大战与第二次世界大战期间，因经济萧条，促使美国在电力丌发应用中十分注意 经济性，故采用带电作业方法为用户提供不问断供电，推动了带电作业的发展。随着电 压等级的不断提高，需要绝缘性能更完善的带电操作杆，1 9 4 6 年c h a n c e 公司采用塑料 套木杆，5 0 年代研制了玻璃纤维增强型合成树脂管。目前，美国各主要电力公司都配有 专门的带电作业队伍和培训基地，如弗吉尼亚洲电力局就有输、配、变带电作业培训场， 从l o 7 5 0 k v 线路均开展带电作业检修和运行维护，洛杉矶水电局则研制了专用的带电 水冲洗车，不少电力单位还开展了直升飞机带电检修作业项卧训。加拿大从1 9 2 9 年开 始在1 1 0k v 线路上带电测试绝缘子串。上世纪3 0 年代后开始在2 2 0k v 线路上开展带 电作业。1 9 5 9 年以后开始在4 6 0k v 线路上开展带电作业，美国电力供应公司、加拿大 安大略水电局、魁北克水电局在1 9 6 0 “ - - - 1 9 6 7 年共同推动了等电位带电作业技术的发展， 并成立了工作组制订标准及进行技术和方法的鉴定工作。英国在4 0 年代开始用操作杆 测量绝缘子串的电压分布，1 9 6 5 年开始对输电线路的带电作业进行了一系列研究工作， 从1 9 6 7 年开始在4 0 0 k v 线路上开展等电位带电作业，目前带电作业广泛应用在配电线 路上，而在输电线路上相对减少，这主要是因为输电网已有较多备用设备。 3 、法国的带电作业 1 9 6 0 年以来，法国成立了带电作业技术委员会和带电作业试验研究所，对带电作业 技术主要研究了以下方面：安全性分析：包括带电作业原理、安全规程、人员培训 和监督方法；作业方法：采用工具的间接作业法、戴橡胶手套的配电线路直接作业法、 输电线路的等电位作业法；工具设备：包括参数、性能的确定，各种工具的操作方 法和使用范围。 4 、德国、意大利、丹麦的带电作业 德国从1 9 7 1 年开始采用带电作业，目前，从配电线路到4 0 0k v 送电线路都开展带 电作业项目。主要开展项目有：绝缘子串的更换、导线的修补、配件的检查和更换、绝 缘装置的清洗、带电区设备的涂漆、间隔棒的检查和更换。意大利从1 9 6 2 年开始开展 带电作业。1 9 6 7 年出版了带电作业管理规程，1 9 6 8 年组成带电作业技术委员会， 2 硕i ：学位论文 1 9 6 9 年建立了带电作业中心，在作业中心有一个高压和超高压线路试验场，试验场中有 各种电压等级的模拟线段、各种作业方法及相应的工器具，可在试验场进行模拟操作试 验，在带电中心内，有对技术人员和工人进行培训用的教室。丹麦从7 0 年代开始开展 带电作业，起步较晚，但发展较快，1 9 7 1 年建立了带电作业协会，带电作业常规项目有： 带电更换绝缘子，导线补强，连接及拆除变压线及分支线的电缆头。丹麦很重视带电作 业理论和实际操作的培训，培训分为两种：一种是全面培训，包括理论学习和所有的基 本操作项目；另一种是特殊培训，是培训特定的项目和操作技能，全面培训中理论培训 为5 天，主要学习基本理论和安全规程，带电作业操作训练为1 1 天。 5 、日本的带电作业 日本的带电作业已逐步向机械化、自动化方向发展，送电线路的带电作业较以往相 对减少，配电线路的带电作业逐步增多，原因是一方面许多地方已形成多回路环网供电， 另一方面是故障率相对减少，而对配电网的供电可靠性提出了更高的要求，要求向完全 不停电的方向发展。日本电力部门的目标是：使配电线路的带电作业全面实现机械化。 过去，以减小停电范围的带电作业法为主，还不能完全做到不停电检修。为了提高供电 可靠性，现正积极推广完全不停电工作法，并为此开发了一系列机械化作业工具和设备， 它们包括高压发电机车、低压发电机车、高压电缆旁路车、变压器车、低压不停电切换 装置、事故点探查车、配电线路带电作业机械手以及各种用于直接带电作业法和间接带 电作业法的工具及配套设施。 1 2 2 国内带电作业的发展概况 我国的带电作业起步于上世纪5 0 年代初，当时的电力工业基础薄弱、网架单薄、 设备陈旧，经常需要停电检修和处理缺陷。因生产上的迫切需要，1 9 5 3 1 9 5 7 年鞍山电 业局首先在3 3 “ - 6 6 k v 配电线路上探索研究带电更换和检修设备。1 9 5 7 年东北电业管理 局首次在1 5 4 “ - 2 2 0 k v 高压线路上进行了不停电检修。1 9 5 8 年进一步研究等电位作业的 技术问题，并成功在2 2 0k v 线路上首次进行了等电位带电检修线夹的工作。随后，带 电作业在全国得到了广泛的推广应用，从1 0k v 配电线路到5 0 0k v 输电线路，从检测、 更换绝缘子、线夹、间隔棒等常规项目到带电升高、移位杆塔等复杂项目均有开展。近 年来，又进一步开展了紧凑型线路、同塔多回线路、7 5 0k v 线路和特高压交直流输电线 路带电作业的研究及应用。开展的工作主要有以下方面【5 捌： 1 ) 带电作业专业组织为组织和协调全国带电作业技术和交流的开展，成立了全 国带电作业标准化技术委员会、带电作业工具设备质检中心、电机工程学会带电作业专 业委员会等专业组织，它们对全国带电作业技术的提高和发展起到了促进作用。 2 ) 标准制订工作标准化工作是促进带电作业安全开展的重要保证，我国从1 9 7 8 年参加i e c t c 7 8 的标准制订工作，从1 9 8 0 年开始制订我国带电作业工具标准，十多年 来，已颁布了配电线路带电作业技术导则、屏蔽服、绝缘绳、绝缘杆、绝缘滑车、绝缘 3 l o k v 配f 【l 网带i u 作业研究 遮蔽罩等一批带电作业标准。到目前为止，已颁布带电作业国家标准和电力行业标准共 4 4 个。 3 ) 带电作业技术理论研究随着带电作业实践经验积累，技术理论研究也不断深 入，一大批带电作业的研究论文发表在国内外杂志和专业学术交流会议上，包括安全距 离的研究、作业方式的研究、工器具的研究、新型绝缘材料的研究等涉及到带电作业的 每一个领域和方面，对带电作业的安全开展起到了指导作用。 4 ) 工器具的研制和开发为提高带电作业的安全性和可靠性，研制出了许多与先 进的作业方法相配套的工器具，生产厂家也不断努力提高产品质量，使带电作业工器具 的性能不断得到改进、完善和提高，目前正进一步向系列化、标准化、更高电压等级、 更高机械强度方向发展。 5 ) 人员的技术培训随着带电作业的发展及人员的新老替换，带电作业的培训工作 在各电力单位得到了重视和加强，在全国相继建成了不同电压等级的模拟线路，可进行 l o “ - - 5 0 0 k v 的带电作业项目培训，通过举办多种形式的学习班、培训班、研讨班、操作表 演会和交流评比会，对提高带电作业人员的理论和操作水平起到了促进作用。 1 3 带电作业发展趋势 从世界范围来看，带电作业除继续开展常规带电作业项目外，有向两个方向发展的 需要和趋势【9 。1 0 】： 1 、随着特高压线路、紧凑型线路、超高压同塔多回线路、超高压直流线路的发展， 对特高压、超高压线路带电作业提出了新的课题，要求研究相应的安全作业方法，配套 工器具及人身安全防护用具； 2 、随着对供电可靠性要求越来越高，在配电网中开展带电作业不仅可提高供电可 靠性，减少停电范围和时间，而且将具有明显的经济效益。故配电网的带电作业在世界 各国得到了广泛的开展。 随着用户对供电质量要求的不断提高，带电作业还需要在更广泛的领域中推广应 用，并向更高的水平和阶段推进。从目前看，我国的电网结构还比较薄弱，5 0 0 k v 线路不 少是单回线，停电检修十分困难，一旦因个别设备缺陷而进行停电检修，即使时间很短， 给电网带来的直接和间接损失也不小。另外，对于直接为用户服务的配电系统，因其具 有网络庞杂、覆盖面大的特点，以及不少城网老旧设备较多，检修维护工作量大，故 有必要开展带电作业以提高配电网的供电可靠性。 1 41 0 k v 配电线路带电作业必要性可行性分析 1 4 1 必要性分析 l o k v 配电线路在供电企业虽然不是销售电量的最大渠道，但用l o k v 线路供电的 4 硕士学位论文 用户数量却在用户总数中占绝对多数。由于1 0k v 配电网的特殊性，目前供电企业的供 电可靠性指标大多受其制约。因此，在l o k v 配电线路普及推广带电作业，减少和避免 停电是供电企业面临的战略问题，必须引起足够的重视。 法制化管理在不断赋予新的内涵。以前一些供电企业经常引用法律条款中“不可抗 拒的外力破坏“ 来解释给用户造成的意外停电。这个解释曾经为供电企业化解了许多矛 盾和纠纷，也曾避免和减少了许多因违约赔偿而支付的成本。在不远的将来，这种解释 的适用范围和程度会受到限制。因为做为当事人的供电企业和用户之间存在着严重的 “信息不对称”，供电企业既然是当事人，就不能再充当“裁判员“ 的角色。 在供电企业，不同电压等级电网在供电可靠性方面存在着差异性。对送电线路，其 功能主要是为系统内各变电所及大用户供电的专供线路或是变电所问的联络线。经过多 年的电网建设，一方面，这些线路的作用已不是唯一的，即一般情况下会有双回路或 是多个回路能起到同样的作用；另一方面，其功能又是比较单一的，它仅为一个变电所供 电，偶尔有t 接，其数量也是极其有限的。运行实践表明，我们为处理设备缺陷或设备 检修安排停电，一般不会影响供电可靠性。对于系统内的变电所，按n + l 原则配置设备 后，也完全有能力保证其常年不停电。 但对于l o k v 配电线路却是另一番景象：一条配电线路往往直接连着几十个台区和 高压用户，其中大部分不是双电源用户。此外，配电线路上还直接安装着负荷开关、变舭 压器、避雷器等设备，加之配电线路大多从城区通过，易受外力破坏。这些都使得配电 线路出现缺陷和故障的概率要大于送变电设备。不仅如此，新增加的用户还要就近接在 l o k v 线路上，退出运行的临时用户还要从配电线路上摘下，还有增容改造及各种定期检 修等都需要在配电线路上作业。如果采取停电作业方式，将造成配电线路频繁停电，影 响供电可靠性。供电可靠性与年度累计停电时间的关系如表1 1 所示。 表1 1 供电可靠性指标与年度累计允许停电的关系 供电可靠性 9 9 9 59 9 9 69 9 9 79 9 9 89 9 9 9 年度累计允停电时间m i n 2 6 0 2 1 0 1 5 61 0 55 2 事实上，对于1 0k v 配电线路的一般性停电作业，仅用于停电的通讯联系、会签和 相关操作、验电、挂地线、拆除地线等辅助工作，就常常要花费2h 左右。由此我们不 难得出结论：在没有带电作业做为技术支持的供电企业是很难实现较高的供电可靠性指 标的【1 1 - 1 2 1 。 1 4 2 可行性分析 自2 0 世纪5 0 “ - - 9 0 年代末，我国l o k v 带电作业普遍采用间接作业法。用这种方法进 行带电作业，一方面，其工作范围受到很大限制，配电线路上很多种作业不能用间接作 业的方法进行；另一方面，间接带电作业的安全性也不十分理想，加之社会需求方面的 原因，这种方法一直没有普及和大面积推广【1 3 1 。 5 1 0 k v 配i 【l 网带i 【l 作：l k _ j r 究 2 0 世纪9 0 年代末，随着社会对1 0 k v 供电可靠性要求的加大和我国改革开放后国外 先进技术的引进，在我国经济发达的大城市率先采用了绝缘斗臂车、绝缘包覆和作业人 员绝缘防护相配合的直接作业方法进行带电作业，使带电作业的安全性大大加强。从电 气安全的角度看，这种方法设置了三道防线，首先作业人员置身于绝缘斗内，绝缘臂与 地面彻底绝缘，绝缘斗也具备足够的绝缘水平，此为第一道防线；第二道防线是作业前 对一切可能碰触的带电体和接地体实施全面绝缘包覆；第三道防线是作业人员身着绝缘 服，带绝缘手套进行作业。这三道防线共筑带电作业的安全。这种作业方法也使带电作 业的适用范围大幅度增加，采取绝缘包覆和人员绝缘防护后可以用手直接操作，因而几 乎所有停电状态下进行的作业都可以带电进行。 近年来，全国带电作业标准化技术委员会参照i e c 标准，结合我国国情制定了一系 列有关1 0 k v 带电作业的技术标准，为推广新的带电作业方法提供了良好的技术支持 1 4 - 1 5 】。据初步了解，目前采用新的带电作业方法可实施的比较成熟的作业项目有：带电 更换针式绝缘予；带电更换跌落式开关；带电更换避雷器；带电补修导线及处理线上缺 陷；新接和拆除高压用户( 包括断、接空载线路) ：带负荷状态下更换隔离刀闸；带负荷 状态下更换负荷开关；带负荷状态下加装负荷开关及辅助电杆；带负荷状态下迁移电杆 或配电线路( 被迁移段的用户、台区停电) ；带电更换直线电杆；带电加装h 变压器台。 以上项目包括了在1 0 k v 配电线路上的绝大部分作业，可以将对应的停电项目取而 代之。对于尚未包括的项目，从技术原理上讲也是能够实现的。比如对工作量最大、作 业最复杂的大面积换杆、换线作业，有关资料介绍：国外有一种专门用于替代配电线路 的工程车。这种车带有一定长度的高、低压电缆，配有变压器和各种开关及保护装置， 作业前将两端高压电缆展放出，用带电作业方法将其并联在欲更换改造的1 0 k v 线路两 端，尔后将原有用户转移至工程车，断开1 0 k v 线路，便可使换杆换线作业变为停电作业， 作业后再用同样的方法恢复1 0 k v 系统送电。 还有一个应当提及的问题是：为便于1 0 k v 带电作业的普及推广，今后在配电线路 的结构设计中应当考虑带电作业的方便性。比如，导线的分布形式在单回路以三角形排 列代替平行排列，双回路以三层横担、一侧一回线分布代替双层横担；还有对负荷开关 等设备的安装方式进行优化等。这样实施“上游管理，会使带电作业更加方便。 1 5 本课题意义和本文主要内容 开展1 0 k v 配电线路带电作业，具有以下重要意义和优点： ( 1 ) 保证向用户不问断供电，提高供电可靠性。若不开展1 0 k v 配电线路带电作业， 一旦电气设备发生故障或者线路新用户接电等，均要把整条线路停下来进行检修，这将 影响工业用户正常生产和居民用户的用电。推行1 0 k v 配电线路带电作业，就可以在不停 电的基础上及时处理缺陷，以及进行新用户接电等，从而保证向用户不间断供电，提高 了供电可靠性。 6 硕十学位论文 ( 2 ) 加强检修计划性，并可为配电线路实施状态检修提供可靠保证。随着社会发展 和人民生活水平的不断提高，停电检修与用户用电的矛盾r 益突出，因而不能经常进行 停电检修，并且每次停电只能有很短的时间，当检修项目与劳动力发生矛盾时，有可能 造成检修杂乱以至使检修设备的检修项目不能全部完成，影响检修质量，给人身和设备 的安全运行带来隐患。推行1 0 k v 配电线路带电作业，检修将不受时i 日j 限制，能充分做好 一切准备，从而可提高检修的计划性、保证检修质量，以及保障人身和设备安全。 ( 3 ) 节省检修时间、减轻劳动强度。要安全进行带电作业，其作业人员必须经过专 业培训，并配备专门的工具。作业时，作业人员对作业方法都能做到心中有数，运用工 具得心应手，因此，每次作业均能迅速完成，并且不必进行重复操作。与停电检修比较， 带电作业既可减轻劳动强度，又可节省检修时间。 ( 4 ) 为简化设备创造条件。带电作业，即对运行中的线路设备进行检修，可以保证 用户供电不问断，这样，对一般用户就没有必要考虑双电源，从而可节约线路投资。同 时，进行配电线路带电作业还可避免因停电造成的大量倒闸操作的不合理的电网运行方 式，可给简化设备创造条件。 本文主要内容分为以下几个部分： 1 、绪论 主要介绍了国内外带电作业的发展概况，对配电线路带电作业的必要性和可 行性做了分析。 2 、带电作业原理及常用材料 分别从电流和电场两个方面介绍了带电作业的原理，对带电作业常用的绝缘 材料和金属材料的有关性能做了说明，然后简要介绍了配电线路和配电网络的组 成。 3 、带电作业方法研究 主要就带电作业中的方法做了研究，分别对间接作业法、中间电位法、分相 检修法和带电水冲洗等方法的原理做了阐述，重点介绍了间接作业法和中间电位 法，这两种方法也是最常用的方法。 4 、带电作业安全技术分析 主要就带电作业的安全做了技术分析。分别对有关电流的防护措施、带电作 业安全距离、有关电场的仿真研究以及其他带电作业安全技术问题做了详细地阐 述。重点对带电作业安全距离问题中的过电压、绝缘配合以及安全距离的计算等 问题进行了研究。 5 、l o k v 配电线路带电作业项目与操作 本章结合作者的一具体工程项目，详细介绍了“带电更换l o k v 导线”新技 术。 6 、结论。 7 1 0 k v 配l 也网带i 【l 作业研究 第2 章带电作业原理及常用材料 2 1 带电作业原理 电对人体的作用有两种方式：一种是人体同时接触了有电位差的带电体时发 生的：另一种是在人体接近，但尚未接触高压带电体时发生的。前者是电路中电 流引起的，后者则是空间电场引起的。 2 1 1 人体对电流的耐受力 人体站在地面上，如果直接接触高于地电位的带电导线，就会形成一闭合电 路，这种现象即称为“触电”。触电时电流大小为 ；瓦u ( 2 1 ) 式中u 一一带电导线对地电压，v ； 足人体的等值电阻，q ： ，一一流进人体的电流，a 。 人体电阻是由皮肤电阻和体内组织电阻组成的。全部体内组织的电阻约为 1 0 0 0q 。皮肤的电阻很大，并且主要决定于表皮角质的电阻。虽然皮肤角质层厚 度只有0 0 5 0 2 m m ，人体电阻值几乎完全由它的状况决定。当角质层完好无损时， 人体电阻达1 万至1 0 万q 。当整个皮肤被损坏时，人体电阻就只有6 0 0 8 0 0 q 。 因此，人体电阻一般为1 0 0 0 q 左右。 电流对人体的危害主要是电伤和电击。电伤是指电流对人体表面的局部伤害， 电伤包括灼伤、电烙印和皮肤金属化三种形式( 灼伤是电流热效应引起的电弧烧 伤或溅起的金属粉末、液滴对人体的烫伤；电烙印是在人体与带电体接触良好时， 由化学效应或机械效应引起的皮肤上圆形、椭圆形红肿；皮肤金属化是由电流熔 化的金属蒸发的微粒渗入皮肤表层引起的一种轻微伤害) 。 电击对人体造成损伤的主要因素是流经人体的电流。电击一般分为暂态电击 和稳态电击。人体对工频稳态电流的生理反应可以分为感知、震惊、摆脱、呼吸 痉挛和心室纤维性颤动，其相应电流阀值如表2 1 所示。 表2 1 人体对稳态电击产生生理反应的电流阀值( m a ) 心室纤维性颤动被认为是电击引起死亡的主要原因，但超过摆脱电流阀值的 8 硕十学位论文 电流，也可以是致命的。因为此时人的手已经不能松开，使得电流继续流过人体， 引起呼吸痉挛甚至窒息而导致死亡。 国际电工委员会( i e c ) 对交流电流下人体生理效应的推荐值见表2 2 。其中， 感知电流阀值与接触面积、接触条件( 湿度、压力、温度) 和每个人的生理特征有 关，心室纤维性颤动电流阀值与电流的持续时间有密切关系。 表2 2i e c 对交流电流下人体生理效应的推荐意见 人体生理效应 1 5 1 0 0 h z 交流电流( m a ) 感知电流阀值05 摆脱电流阀值 心室纤维颤动电流阀值 持续时间为3 s 持续时间为1 s 持续时间为0 1 s 1 0 4 0 5 0 4 0 0 - 5 0 0 暂态电击是人接触电场中对地绝缘的导体的瞬间，积累在导体上的电荷以火 花放电的形式通过人体对地突然放电。这时，流过人体的电流是一频率很高的电 流，由于这种放电电流变化复杂，所以，通常都以火花放电的能量来衡量其对人 体产生危害性的程度。表2 3 是人体对暂态电击产